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자연에서 일어나는 대규모 공중 불곷방전,을 벼락 또는 낙뢰라고 한다.
대기는 전도율이 매우낮아 보통 절연체로서 취급된다.
그러나 일정수준이 넘으면 절연이 파괴되어(대기의전리파가일어남)
불꽃이 퇴며 순간적으로 전류가 흐른다.
이러한 방전을 불꽃방전 또는 스파크라고 한다.
이때 방사되는 빛이 번개(Lightning)이고 소리는 천둥(Thunder)이다.
이 불꽃방전은 비,눈,우박 등을 내리게 하는 대륙구름의 발전작용
으로 생기며 그 규모는 매우 커서 방전로의 길이는 2~20km
(대표값 5km)이고 중화되는 전하는 3~300C(대표값 25C)이다.
또 화산의 분연에 의한 전하분리작용이 불곷방전을 일으키는
경우가 있는데 이것을,화산벼락이라 한다.
큰 화재나 대기 중의 핵폭발에 의해서도 대규모 불꽃방전이
생길 수 있다.
비,눈,싸락눈,우박 등을 내리게 하는 대류운은 정도의 차는 있으나
모두 양,음 전하를 분리하는 발전작용이있다.
이 발전작용이 특히 강해서 대기의 절연파괴,불꽃방전을 일으키는
구름이 뇌운이다.
뇌운의 발생은 여름에 많으며 계절에 관계없이 전선의 통과에
따라 벼락이 발생하는 경우도있다.
여름 또는 열대지역의 뇌운은 구름 꼭대기가 지상 8~16km에 이르며
대류운 중에서도 세로 길이가 가장 긴 것에 속한다.
겨울의 대류운은 구름의 꼭대기가 고도 3~6km에서 번개를 만든다.
뇌운의 높이를 지표로부터의 거리로 나타내며 위도와 계절에 따라
다르지만,높이를 대응되는 높이의 기온으로 나타내면 뇌운은 -20도
또는 더 낮은 상층까지 발달한다.
뇌운의 뇌우세포로 이루어진 구름집단으로 그 단위인 세포는
상승과 하강의 기류쌍으로 이루어진 지름 3~5km의 대류운이며
유년기,성년기,노년기를 거치는 수명 45분 정도의 아주 짧은
기상 현상이다.
유년기의 구름은 수증기를 많이 함유한 하류대류의 상승으로
만들어지며 성년기에서는 상승기류가 한층 강해져 구름의 상부에
입자가 큰 우박이 형성되고 그 격렬한 낙하운동에 끌려
하강기류가 생기며 상승 하강의 기류 쌍이 생긴다.
상승기류가 약해지면 구름의 발달은 멈추고,하강기류만으로
이루어진 노년기에 들어가면서 구름은 소멸한다.
오랜시간 활동을 계속하는 뇌운 속에서 계속해서 새로운 세포가
발달하며,넓은 지역에 걸친 뇌우에서는 많은 세포가 동시에
활동한다.
여름의격렬한 뇌우는 전선과 함께 20~40km/h로 이동하는 것이
많으며 이 때는 진행방향으로 계속헤서 새로운 세포가 발생한다.
성년기 뇌우세포의 전하 분포는 구름의 상부에 양전하가
분포하며 우박이 격렬하게 내리는 영역에는 음전하가 분포한다.
구름의 밑면 부근에 극소적인 양전하가 관측되는 예도 자주
볼수있다.
전하분포를 만드는 원동력은 구름입자를 불어올리는 상승기류와
입자가 큰 우박을 낙하시키는 중력의 작용이라고 판명되었으나
구름입자에 양,우박에 음이라고 하는 최초의 전하분리를 일으킨
메카니즘에 관해서는 종래의 학설만으로는 불충분하여
연구가 지금도 계속되고 있다.
구름속의 음전하와 지표에서 유도되는 양전하 사이에 발생하는
방전이 낙뢰이며 구름 속 양,음 두 전하 사이의 방전은
구름 방전이라 한다.
낙뢰와 구름방전은 모두 방전의 규모는 같은 정도이며
길이는 2~20km(대표값 5km)로 0.1~1.0초 (대표값 0.4초)에 걸처
많은 불꽃 방전을 반복하며 뇌우세포에 분포하는 전하 대부분을
중화 시키며 번개의 순간 온도는 약 섭씨 3만도에 이른다.
다음은 번개(낙뢰)로 인한 인체의 낙뢰 사고에 대해 참고로
알아본다.
모의 실험이나 모의 뇌격실험결과 낙뢰에 대해 피부,의복,모자
구두 등 (우비나 고무장화도 포함)은 모두 뇌격전류를 저지하는
절연효과가 없으며,직립한 인체는 머리에서 발끝까지
전기 도체로 작용하는것이 확인 되었다.
인체면에 따라서는 공기의 절연이 파괴되기 매우 쉬워서 물체가
없는 공기뿐일 때 비해 ,약 1/2의 전위차로 불꽃방전이 진전한다.
그 결과 몸 안을 흐르는 전류(체내전류)뿐만 아니라 몸표면에
따른 공기 중에서 의 방전 ,즉 연면방전에 의한 전류가 첨가되어
낙뢰에 있어서 인체는 매우 통하기 쉬운 통로이다.
연면방전은 인체에 화상이나 전문(붉은회색의 가는 나무가지모양)
을 만드는데,이것은 피부의 가벼운 열상으로 쉽게 치유된다.
사인은 주로 호흡정지,심장정지이고 몸속 전류에 의한 에너지
(전류*전압*시간)가 몸무게에 비해 일정량을 넘을 때 일어난다.
몸속 전류의 비율이 작아 치사수준에 이르지 않을 때 는
후유증없이 회복 될 수 있으며 뇌격 직후의 인공호흡,심장마사지는
아주 유효한 구급 방법임을 알아 두어야 한다.
신체에 소지한금속이 있으면 그 주위에 집중적으로 연면방전이
일어나 화상을 입지만 가벼우며 치명적인 몸속 전류는 그 만큼
감소한다는 사실이 확인되었다.
낙뢰를 유인하는 것은 인체에 소지한 금속이 아니라 인체 그 자체다.
머리보다 위쪽으로 돌출하는 물체가 있으면 금속 비금속에 전혀
관계없이 낙뢰를 유인하는 효과가 커진다.
벼락에 맞지 않기 위해서는 자세를 낮게 하는 것이 중요하며 설령
금속를 버렸다 하더라도 안전하지 않다.
이런 벼락은 피하시고 행복이 넘치는 돈벼락 맞으세요~~!!!!
수목,피뢰침이 없는 장대,굴뚝 등의 근처에는 다음 2가지 이유로
평지보다 더욱 위험하다.
1, 위에 열거한 물체는 인체보다 낙뢰를 유인하기 쉬우며,,
2, 상기 물체에 낙뢰하면 뇌격전류의 대부분이 인체로 통하는 이유다.
낙뢰의 뇌성으로 위험이 감지 될 시에는 돌출된 모든 물체에서 최소한
2m이상 거리를 두어야 한다.
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